一、 核心标准:GB/T 228.1-2021
标准名称: 《金属材料 拉伸试验 第1部分:室温试验方法》
替代标准: 它替代了旧版 GB/T 228.1-2010。
这是中国关于金属材料在室温下进行拉伸试验最先进工艺、最基础的国家标准。它规定了测定金属材料强度、延性等关键力学性能指标的试验方法。
1. 关键术语与性能指标(针对螺栓检测)
对于螺栓这类紧固件,通过拉伸试验主要获取以下性能指标:
抗拉强度 (Rm): 试样在断裂前所能承受的创新应力。这是螺栓最关键的性能指标,直接决定了其能承受的创新拉力。计算公式:Rm = Fm / S0 (Fm为创新力,S0为原始横截面积)。屈服强度 (ReL): 当材料开始发生明显的塑性变形(屈服)时的应力。对于有明显屈服现象的螺栓材料,会测定下屈服强度 (ReL)。规定非比例延伸强度 (Rp): 例如 Rp0.2。当材料的屈服现象不明显时(如某些高强度钢),通常测定规定非比例延伸强度 (Rp0.2),即产生0.2%塑性应变时所对应的应力。这在高强度螺栓检测中非常常见。断后伸长率 (A): 试样拉断后,标距部分的伸长量与原始标距的百分比。衡量材料的塑性变形能力。断面收缩率 (Z): 试样拉断后,断裂处横截面积的创新缩减量与原始横截面积的百分比。同样是衡量材料塑性的指标。
2. 试验主要步骤概要
试样准备:
螺栓作为试样,可以是全截面螺栓,也可以是机加工出的标准试样(从螺栓头部或杆部取样加工)。具体采用哪种形式,优先遵循螺栓产品标准(如GB/T 3098.1)的规定。精确测量试样的原始尺寸(直径、标距等),用于计算原始横截面积(S0)。
试验设备:
高质量材料试验机: 能够施加轴向拉伸载荷,并具备足够的力和刚度。引伸计: 用于精确测量试样在受力时的微小变形,是测定屈服强度(Rp0.2)和规定延伸强度所必需的设备。
装夹试样: 将试样安装在试验机的上下夹头中,确保轴向对齐,防止产生弯曲应力。进行试验:
控制应变速率或应力速率。GB/T 228.1-2021 对不同阶段的速率(如弹性阶段、塑性阶段)有明确要求,现代电子试验机通常自动控制。试验持续进行,直到试样被拉断。
数据记录与处理:
试验机软件会自动记录“力-位移”或“应力-应变”曲线。从曲线上自动计算或人工判定出 Fm (创新力)、ReL 或 Rp0.2 等值。取出断后的试样,拼接后测量断后标距,计算断后伸长率(A);测量断口处直径,计算断面收缩率(Z)。
结果判定: 将测得的结果与螺栓产品标准中规定的性能要求进行对比,判定其是否合格。
二、 螺栓产品的相关标准
螺栓的拉伸试验方法依据 GB/T 228.1,但其具体的性能指标要求和试样形式则要遵循其产品标准。最重要的国家标准是:
GB/T 3098.1-2010《紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱》这个标准规定了碳钢和合金钢制造的螺栓、螺钉和螺柱的机械性能等级(如4.8、8.8、10.9、12.9级)及其对应的抗拉强度、屈服强度、硬度、脱碳层等要求。例如,一个10.9级的螺栓,其要求为:抗拉强度 (Rm): 1040 MPa (最低)规定非比例延伸强度 (Rp0.2): 940 MPa (最低)硬度: 32~39 HRC该标准也会明确规定拉伸试验应使用螺栓实物进行,还是需要制作加工试样。
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